專利名稱：鎢極惰性氣體熔接方法和以該方法熔接的構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)高熔點(diǎn)構(gòu)件和低熔點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行鎢極惰性氣體(TungstenInertion Gas(TIG))熔接的鎢極惰性氣體熔接方法，其中兩構(gòu)件的熔點(diǎn)彼此不同，和以該方法熔接的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
鎢極惰性氣體熔接方法通常將兩構(gòu)件彼此疊接，且以鎢極惰性氣體熔接氣炬產(chǎn)生面對(duì)并鄰近兩構(gòu)件的的疊接部分的熔接電弧。兩構(gòu)件同時(shí)熔融并相互混合，然后固化以形成熔珠。
但是在前述傳統(tǒng)的鎢極惰性氣體熔接方法中，作為熔接主體的兩構(gòu)件的熔點(diǎn)的間的差異導(dǎo)致該兩構(gòu)件的熔融程度不一致。因此，無法獲得充分的熔接強(qiáng)度。更明確地說，若以傳統(tǒng)的鎢極惰性氣體熔接方法將熔點(diǎn)相對(duì)較高的韌煉銅(tough pitchcopper)熔接于熔點(diǎn)相對(duì)較低的銅鋅合金，則銅鋅合金充分熔融，但韌煉銅則沒有充分熔融。另一方面，當(dāng)韌煉銅充分熔融時(shí)，銅鋅合金內(nèi)所含的錫會(huì)升華成氣體，然后產(chǎn)生許多氣孔。上述兩種狀況都會(huì)使傳統(tǒng)的鎢極惰性氣體熔接方法無法獲得充分的熔接強(qiáng)度。
值得注意的是，雖然JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))工業(yè)用語(yǔ)辭典(由日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版)描述了鎢極惰性氣體熔接方法，但是并沒有公報(bào)或文件說明將熔點(diǎn)彼此不同的兩種金屬以鎢極惰性氣體熔接的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已考慮前述環(huán)境而設(shè)計(jì)，且目的在于提供與傳統(tǒng)的方法和構(gòu)造相比能提升熔點(diǎn)彼此不同的諸構(gòu)件間的熔接強(qiáng)度的鎢極惰性氣體熔接方法和熔接構(gòu)造。
為了獲得上述和其它目的，本發(fā)明提供鎢極惰性氣體熔接方法，用以對(duì)熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行熔接。在該方法中，一鎢極惰性氣體熔接氣炬被設(shè)置成與低熔點(diǎn)構(gòu)件相比更接近高熔點(diǎn)構(gòu)件，以產(chǎn)生電弧。
本發(fā)明提供以鎢極惰性氣體熔接的熔接構(gòu)造，其由熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件熔接而成。在該構(gòu)造中，該高熔點(diǎn)構(gòu)件從該低熔點(diǎn)構(gòu)件的一側(cè)表面或一端表面突出，并且使該突部熔融而形成一熔珠，以覆蓋該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件的間的接合部。


通過參考下列較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，并連同附圖一起考慮時(shí)，將更容易地了解并更好地理解本發(fā)明的各種其它目的、特征和許多隨的而來的優(yōu)點(diǎn)其中圖1是關(guān)于本發(fā)明第一實(shí)施例的組成電動(dòng)機(jī)的零件的分解圖；圖2是電動(dòng)機(jī)的定子鐵心和圓筒殼體的側(cè)剖視圖；圖3是圓筒殼體和總線固持器的平面圖；圖4(A)是顯示總線的組裝的狀態(tài)的立體圖；圖4(B)是顯示總線被熔接在一起的狀態(tài)的立體圖；圖5是顯示鎢極惰性氣體熔接氣炬和總線的側(cè)視圖；圖6是顯示試件的照片的表格；圖7是顯示韌煉銅和銅鋅合金的性質(zhì)的表格；圖8是顯示熔接條件的表格；圖9(A)是顯示導(dǎo)線組裝于總線的狀態(tài)的立體圖；圖9(B)是顯示導(dǎo)線熔接于總線的狀態(tài)的立體圖；圖10是顯示鎢極惰性氣體熔接氣炬、總線和導(dǎo)線的側(cè)視圖。
標(biāo)號(hào)說明10電動(dòng)機(jī)11圓筒殼體12定子鐵心14鐵心體15線圈16導(dǎo)線
20總線固持器30第一總線39舌片40第二總線41總線42總線43突部45斜面46、46’ 槽50熔珠51連接器52導(dǎo)線53導(dǎo)線70鎢極惰性氣體熔接氣炬70A 末端部71韌煉銅(高熔點(diǎn)構(gòu)件)72韌煉銅(高熔點(diǎn)構(gòu)件)73韌煉銅(高熔點(diǎn)構(gòu)件)81銅鋅合金(低熔點(diǎn)構(gòu)件)82銅鋅合金(低熔點(diǎn)構(gòu)件)83銅鋅合金(低熔點(diǎn)構(gòu)件)85第一試件86第二試件87第三試件R1、R2、R3邊界具體實(shí)施方式
基于圖1至圖5敘述本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該較佳實(shí)施例被應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)的連接部。圖1所示的電動(dòng)機(jī)10為汽車內(nèi)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所用的無刷電動(dòng)機(jī)，其具有位于一圓筒殼體11內(nèi)的一定子鐵心12。
定子鐵心12具有可沿圓周方向分割成多個(gè)鐵心體的構(gòu)造。線圈15沿著縱向(軸向)纏繞在每個(gè)鐵心體14周圍。構(gòu)成線圈15的導(dǎo)線16的兩端設(shè)置于定子鐵心12的一端(圖2中的上端)，且穿過一環(huán)狀總線固持器20。如圖3所示，多個(gè)第一總線30固持在總線固持器20中且彼此絕緣。第一總線30的突部朝向圓筒殼體11的內(nèi)圓周部，且每一突部熔接于相關(guān)導(dǎo)線16的一端部。此實(shí)施例有三個(gè)第一總線30，且每個(gè)第一總線30具有四個(gè)突部。此外，構(gòu)成線圈15的導(dǎo)線16在其另一端彼此電氣連接在一起，以構(gòu)成三相電動(dòng)機(jī)電路。
第一總線30的末端部從總線固持器20向圖2的上方突出，以形成舌片39。此外，如圖3所示，連接器51附接于圓筒殼體11的圓周表面，且以嵌入成型的方式容納三個(gè)第二總線40。第二總線40的末端部從圓筒殼體11的內(nèi)周面向圓筒殼體11的內(nèi)部空間突出，且熔接于從總線固持器20突出的第一總線30的末端部(舌片39)(參考圖4(B))。
本實(shí)施例的第一總線30是由韌煉銅制成，作為本發(fā)明的“高熔點(diǎn)構(gòu)件”。另一方面，第二總線40是由銅鋅合金制成，作為本發(fā)明的“低熔點(diǎn)構(gòu)件”。值得注意的是“高熔點(diǎn)”和“低熔點(diǎn)”代表兩構(gòu)件之間的相對(duì)關(guān)系。當(dāng)兩構(gòu)件的熔點(diǎn)彼此不同，則具有相對(duì)較高熔點(diǎn)的構(gòu)件稱為“高熔點(diǎn)”，而具有相對(duì)較低熔點(diǎn)的構(gòu)件稱為“低熔點(diǎn)”。
本實(shí)施例將本發(fā)明體現(xiàn)在第一總線30和第二總線40間的熔接部中。更明確地說，圖4(A)顯示第一總線30和第二總線40熔接在一起之前的狀態(tài)。如該圖所示，第二總線40形成有使其末端部開口的一槽46，槽46的寬度與第一總線30的厚度基本上相同。槽46的深度與第一總線30的舌片39的寬度基本上相同。
如圖4(A)所示，形成在第二總線40的槽46兩側(cè)的諸突部43相對(duì)于槽46呈線性對(duì)稱。每一突部43的外邊緣形成斜面45，該斜面45隨著接近槽46的末端而靠近槽46。第一總線30的舌片39被插入槽46的底部，并被固持成從第二總線40的上表面突出。突部的長(zhǎng)度基本上是第二總線40的厚度的一至三倍。
以鎢極惰性氣體熔接方式將如上所述構(gòu)造的第一總線30和第二總線40熔接在一起，更明確地說，如圖5所示，鎢極惰性氣體熔接氣炬70的末端部70A位于鄰近第一總線30的舌片39處，然后產(chǎn)生電弧。因此，鄰近鎢極惰性氣體熔接氣炬70的第一總線30(高熔點(diǎn)構(gòu)件)與第二總線40(低熔點(diǎn)構(gòu)件)相比接受更多的熱。因此，第一總線30和第二總線40適當(dāng)?shù)厝廴?。此外，因?yàn)榈诙偩€40的突部43形成錐狀，所以突部43的末端兩側(cè)會(huì)確實(shí)地熔融。然后，第一總線30和第二總線40在融熔狀態(tài)中混合。當(dāng)熔融金屬凝固時(shí)，如圖4(B)所示，第一總線30和第二總線40間的交叉部形成熔珠50，然后，第一總線30和第二總線40連接成一體。
因?yàn)閷?dǎo)線16是由與第一總線30相同的韌煉銅所制成的，所以導(dǎo)線16和第一總線30以傳統(tǒng)的熔接方法熔接在一起，即熔接具有相同熔點(diǎn)的構(gòu)件，以連接成一體。
依據(jù)鎢極惰性氣體熔接方法和上述本實(shí)施例的熔接構(gòu)造，鎢極惰性氣體熔接氣炬70被設(shè)置在與第二總線40相比更接近第一總線30，然后產(chǎn)生電弧。因此，可防止過度加熱作為低熔點(diǎn)構(gòu)件的第二總線40，抑制氣孔的產(chǎn)生，消除作為高熔點(diǎn)構(gòu)件的第一總線30的不充分熔融，并且與傳統(tǒng)方法和構(gòu)造相比改善了融接強(qiáng)度。依據(jù)鎢極惰性氣體熔接方法和本實(shí)施例所涉及的熔接構(gòu)造，便可以將例如前述電動(dòng)機(jī)10的電氣設(shè)備中的兩不同熔點(diǎn)的金屬構(gòu)件加以熔接，該電動(dòng)機(jī)10被應(yīng)用于車輛，且遭受振動(dòng)和溫度變化。
例子執(zhí)行下列試驗(yàn)，以確認(rèn)本發(fā)明實(shí)施例的效果。
1)提供由韌煉銅制成的矩形桿狀高熔點(diǎn)構(gòu)件71、72和73(參考圖6)，它們的性質(zhì)顯示于圖7。
2)提供由銅鋅合金制成的矩形桿狀低熔點(diǎn)構(gòu)件81、82和83(參考圖6)，它們的性質(zhì)顯示于圖7。
3)如圖6左欄所示，高熔點(diǎn)構(gòu)件71和低熔點(diǎn)構(gòu)件81在各自的側(cè)壁處彼此接觸，且被固持成高熔點(diǎn)構(gòu)件71向上突出低熔點(diǎn)構(gòu)件81的上表面的狀態(tài)。只在鎢極惰性氣體熔接氣炬和高熔點(diǎn)構(gòu)件71間的余隙區(qū)域產(chǎn)生電弧。因此，熔融的高熔點(diǎn)構(gòu)件71附著于下側(cè)的低熔點(diǎn)構(gòu)件81，而形成第一試件85。
4)如圖6中間欄所示，高熔點(diǎn)構(gòu)件72和低熔點(diǎn)構(gòu)件82在各自的側(cè)壁處彼此接觸，且被固持成低熔點(diǎn)構(gòu)件82向上突出高熔點(diǎn)構(gòu)件72的上表面的狀態(tài)。只在鎢極惰性氣體熔接氣炬和低熔點(diǎn)構(gòu)件82間的余隙區(qū)域產(chǎn)生電弧。因此，熔融的低熔點(diǎn)構(gòu)件82附著于下側(cè)的高熔點(diǎn)構(gòu)件72，而形成第二試件86。
5)如圖6右欄所示，高熔點(diǎn)構(gòu)件73和低熔點(diǎn)構(gòu)件83在各自的側(cè)壁處彼此接觸，且被固持成高熔點(diǎn)構(gòu)件73和低熔點(diǎn)構(gòu)件83兩者的上表面平齊的狀態(tài)。鎢極惰性氣體熔接氣炬接近高熔點(diǎn)構(gòu)件73和低熔點(diǎn)構(gòu)件83間的接觸面，然后產(chǎn)生電弧以形成第三試件87。
6)切斷試件85-87，并對(duì)各試件的切割表面進(jìn)行蝕刻處理。以金相顯微鏡檢查每一試件的熔接部，以了解氣孔和高熔點(diǎn)構(gòu)件與低熔點(diǎn)構(gòu)件的混合程度。以金向顯微鏡所拍攝的試件85-87的切割表面的照片顯示在圖6的底部。步驟3)、4)和5)的鎢極惰性氣體熔接都依照?qǐng)D8所示的相同條件進(jìn)行。
比較試件85-87可發(fā)現(xiàn)，在以本實(shí)施例的鎢極惰性氣體熔接方法所制成的第一試件85中，氣孔所占的面積少于以其它鎢極惰性氣體熔接方法所制成的第二、三試件86或87。更明確地說，第一試件85顯示少于約1％的氣孔產(chǎn)生，第二試件86顯示約5％的氣孔產(chǎn)生，而第三試件87顯示約5％的氣孔產(chǎn)生。
關(guān)于第二試件86，焊珠B和高熔點(diǎn)構(gòu)件72間的邊界R2清晰地顯現(xiàn)。另一方面，關(guān)于使用本實(shí)施例的鎢極惰性氣體熔接方法的第一試件85，焊珠B和低熔點(diǎn)構(gòu)件81間的邊界R1并未清晰地顯現(xiàn)。此外，至于第三試件87，當(dāng)照片是彩色時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊珠B和高熔點(diǎn)構(gòu)件73間的邊界R3是清晰的。因此，證明了在本實(shí)施例的第一試件85與第二、三試件86、87相比可使高熔點(diǎn)構(gòu)件71和低熔點(diǎn)構(gòu)件81充分地混合。
其它實(shí)施例本發(fā)明并不限于前述的實(shí)施例，例如下述的修改也包含于本發(fā)明所要保護(hù)的范圍內(nèi)。
1)在前述的實(shí)施例中，本發(fā)明以應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)的連接部為例，但是本發(fā)明能應(yīng)用于設(shè)置在除電動(dòng)機(jī)以外的各種電氣設(shè)備中的兩構(gòu)件間的連接部。
2)在本實(shí)施例中，本發(fā)明以應(yīng)用于韌煉銅和銅鋅合金間的熔接為例。但是，本發(fā)明能應(yīng)用于其它類型的銅合金構(gòu)件之間的熔接，且也可應(yīng)用于鐵合金構(gòu)件之間或鋁合金構(gòu)件之間的熔接。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于例如銅合金構(gòu)件和鋁合金構(gòu)件之間的熔接，即，基于彼此不同的金屬的不同類型的合金之間的熔接。
3)在本實(shí)施例中，本發(fā)明體現(xiàn)在總線30和40之間的熔接。但是，如圖9(A)和圖9(B)所示，本發(fā)明可應(yīng)用于總線41和導(dǎo)線52之間的一部分熔接。導(dǎo)線52設(shè)于總線41的槽46’中，且突出總線41的上表面，槽46’的末端的構(gòu)造與前述實(shí)施例的第二總線40的構(gòu)造基本上相同。在此狀態(tài)時(shí)，將鎢極惰性氣體熔接氣炬設(shè)于接近導(dǎo)線52的末端，以產(chǎn)生電弧(參考圖9(B))。
4)本實(shí)施例也可體現(xiàn)在例如圖10所示的熔接。更明確地說，沿水平方向延伸的總線42的末端向上彎曲成直角。導(dǎo)線53與總線42的彎曲末端相接觸，并突出總線42的末端。在此狀態(tài)，鎢極惰性氣體熔接氣炬設(shè)于接近導(dǎo)線53的末端，以產(chǎn)生電弧。
此處所描述的實(shí)施例應(yīng)視為示例而非限制。本發(fā)明可達(dá)成多個(gè)目的，但在只達(dá)成其中之一目的時(shí)，本發(fā)明仍是有用的。在不背離本發(fā)明的精神的情況下，其它人可以做出變化和改變并使用等價(jià)物。因此，顯然將落入權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的變化、改變和等價(jià)物都被包含在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鎢極惰性氣體熔接方法，用以對(duì)熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行熔接，其中，一鎢極惰性氣體熔接氣炬設(shè)置成與該低熔點(diǎn)構(gòu)件相比更接近該高熔點(diǎn)構(gòu)件，以產(chǎn)生電弧。
2.如權(quán)利要求1所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件主要由相同的金屬組成。
3.如權(quán)利要求2所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件都是主要由鐵組成。
4.如權(quán)利要求2所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件都是主要由鋁組成。
5.如權(quán)利要求2所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件都是主要由銅組成。
6.如權(quán)利要求5所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件由韌煉銅制成，且該低熔點(diǎn)構(gòu)件由銅鋅合金制成。
7.如權(quán)利要求1所述的鎢極惰性氣體熔接方法，其特征在于，該低熔點(diǎn)構(gòu)件是一總線，該總線具有將其末端裂開的一槽，且該高熔點(diǎn)構(gòu)件的一末端插入該槽內(nèi)。
8.一種以鎢極惰性氣體熔接的熔接構(gòu)造，其由熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件熔接而成，其中該高熔點(diǎn)構(gòu)件從該低熔點(diǎn)構(gòu)件的一側(cè)表面或一端表面突出，并且該突部熔融而形成一熔珠，以覆蓋該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件之間的接合部。
9.如權(quán)利要求8所述的以鎢極惰性氣體熔接的熔接構(gòu)造，其特征在于，該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件設(shè)置在一車輛用的電氣設(shè)備內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的以鎢極惰性氣體熔接的熔接構(gòu)造，其特征在于，該電氣設(shè)備為應(yīng)用于一動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的一電動(dòng)機(jī)，且該高熔點(diǎn)構(gòu)件和該低熔點(diǎn)構(gòu)件是熔接在一起的總線。
11.如權(quán)利要求10所述的以鎢極惰性氣體熔接的熔接構(gòu)造，其特征在于，該低熔點(diǎn)構(gòu)件是一總線，該總線具有將其末端裂開的一槽，該高熔點(diǎn)構(gòu)件的一末端插入該槽內(nèi)，以從該總線的一側(cè)表面突出，然后熔融而形成一熔珠。
12.一種鎢極惰性氣體熔接方法，用以對(duì)熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行熔接，其中，該高熔點(diǎn)構(gòu)件從該低熔點(diǎn)構(gòu)件突出，且將鎢極惰性氣體熔接氣炬朝向該高熔點(diǎn)構(gòu)件以產(chǎn)生電弧。
13.一種鎢極惰性氣體熔接方法，用以對(duì)熔點(diǎn)彼此不同的一高熔點(diǎn)構(gòu)件和一低熔點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行熔接，該方法包括以下步驟用以在該低熔點(diǎn)構(gòu)件上形成一槽的一步驟；用以將該高熔點(diǎn)構(gòu)件插入該槽內(nèi)，以從該槽突出的一步驟；用以使一鎢極惰性氣體熔接氣炬與該低熔點(diǎn)構(gòu)件相比更接近該高熔點(diǎn)構(gòu)件的一步驟；用以產(chǎn)生電弧的一步驟。
全文摘要
一種鎢極惰性氣體熔接氣炬(70)，它被設(shè)置成與第二總線(40)相比更接近第一總線(30)，以產(chǎn)生電弧。結(jié)果，可防止過度加熱作為低熔點(diǎn)構(gòu)件的第二總線(40)，抑制氣孔的發(fā)生，且改善作為高熔點(diǎn)構(gòu)件的第一總線(30)的不適當(dāng)熔融，以提升熔接強(qiáng)度。此方法可以應(yīng)用于車輛內(nèi)的電氣設(shè)備，特別是電動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)B23K9/23GK1658438SQ20051000956
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者山本哲治, 桑原寬文 申請(qǐng)人:豐田工機(jī)株式會(huì)社